这是昆虫诱使植物制造胆汁的方法

  昆虫可以重新编程植物的生长,将普通的植物部分转变成图案复杂的避难所,这些避难所是觅食和繁殖的避风港。

  这些被称为胆的结构使生物学家着迷了几个世纪。它们是由多种昆虫制成的,包括一些蚜虫,螨虫和黄蜂。它们呈现出无数形式,每种形状和大小都与产生昆虫的物种有关,从旋钮到圆锥形突起,再到长而细的穗状花序。有些甚至像花。

  美国霍华德·休斯医学研究所珍妮莉亚研究园区的负责人戴维·斯特恩说,昆虫通过操纵植物的发育来创造胆汁,但准确地弄清它们是如何完成这一壮举的,“感觉就像是生物学上尚未解决的重大问题之一。” “一个王国的生物如何控制另一个王国的生物的基因组,以完全重组其发展,为自己生一个家?”

这是昆虫诱使植物制造胆汁的方法

  现在,斯特恩和他的同事们已经发现了直接指导胆汁发育的昆虫基因的第一个例子。这些基因在蚜虫的唾液腺中被打开,当昆虫将唾液吐入植物时,它们似乎指导胆汁的形成。研究人员在3月2日发表在《当前生物学》上的一篇论文中报告说,研究小组确定了一个基因,可以确定这种胆汁是红色还是绿色。

  范德比尔特大学的分子生态学家帕特里克·阿伯特(Patrick Abbot)说:“我认为他们实质上已经发现了新的领域。” 他说,很可能在其他昆虫中发现相似的基因。“这使我想去实验室并开始查看我的数据。”

  斯特恩说,弄清楚如何研究胆囊形成是一项长期的挑战,自从他在马来西亚做实地调查的研究生以来,他就对此很感兴趣。虫不是像果蝇那样的实验室模型生物,对它们的遗传学知之甚少。

  几年前,斯特恩在珍妮莉亚河滨校园的树林中徘徊时,做了一个方便的观察。Hormaphis cornu蚜虫在金缕梅树上,虫,榛树是校园里盛产的小型开花树。斯特恩注意到,即使在一片叶子上,有些荷马蚜也正在制造绿色的胆汁,而另一些则在制造红色的胆汁。它建立了一个自然实验-有机会比较两种明显不同的虫s并弄清形成它们的蚜虫在遗传上有何不同。

  当斯特恩和他的团队对形成绿色gall虫和红色red虫的蚜虫的基因组进行测序时,他们确定了两个基因组之间存在差异的基因。蚜虫具有一种被称为“胆色决定因素”的基因,因此形成了绿色胆汁。不同版本的蚜虫变成红色。这一发现激起了他们的好奇心,因为该基因看起来不像以前鉴定过的任何基因。

  为了更深入地潜水,他们从金缕梅树和河白桦树中收集了蚜虫。(夏季,霍马phi属蚜虫生活在白桦树上,但在那里没有make虫。)回到实验室后,研究人员仔细地解剖了昆虫的微小唾液腺。在这些腺体中,研究小组寻找了仅在产生胆汁的蚜虫中才打开的基因。研究人员发现,胆色的基因决定因子与数百种其他基因相似,这些基因在形成胆汁的蚜虫中都被特异地打开。斯特恩的团队将其称为“自行车基因”。

  金缕梅树上产生胆汁的蚜虫会打开这些基因以产生BICYCLE蛋白。斯特恩实验室的研究科学家Aishwarya Korgaonkar说,这些昆虫可能会将这些蛋白质吐入植物细胞中,从而将叶子组织重编程为胆汁,而不是正常的植物部分。

  Korgaonkar说,研究小组目前正在努力确定蚜虫的BICYCLE蛋白靶向的植物分子。这可以帮助他们了解BICYCLE蛋白如何使植物成虫。

  斯特恩说:“经过数年的思考之后,有一些值得展示的东西是非常值得的。”

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